刘锋
（中原油田分公司文留采油厂工艺研究所 河南 濮阳 457176）
摘要：压裂改造措施是油田增储上产的重要手段,随着主力油气藏区块开发进入中后期，井况逐年变差。为了进行精细化分层压裂改造，需要研究一种新型的小直径封隔器及井下辅助工具组合成分层压裂管柱，实现在139.7mm套管内（内径：118.62mm、121.36mm、124.26mm）进行精细化分层压裂。
关键词：套变井 压裂 封隔器 实验
1、主要研究技术
1.1 5 1/2″套变井压裂工具研制
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由表中参数可见：常规封隔外径较大，不能正常通过变径井段；常规封隔卡瓦和摩擦块应用条件受限，不能实现118.62mm-124.26mm套管内径全覆盖。因此针对最小通径106mm、110mm两种情况研制非常规套变井封隔器。
5 1/2″套变井封隔器的研制难点：
（1）、套变井修复后通径小，需要封隔器正常下入；
（2）、封隔器外径小，要封在套管118.62mm-mm124.26内径上，密封间隙增加；
（3）、密封间隙增加导致：锚定要求增高，胶筒密封难度加大；
解决方案：
（1）、工具刚体外径为105mm、109mm，确保工具正常下入；
（2）、增加锚爪、摩擦块的径向行程，保证锚、瓦正常可靠工作；
（3）、改进密封胶筒结构尺寸，满足大间隙密封；
1.2 井下工具材质选择及处理
1.2.1主体金属构件材料选用42CrMo合金钢
对于承受高压差、轴向高应力及承受携砂压裂液流磨损的构件热处理硬度HRC39-41。确保井下工具耐高压差，耐高速、长时间携砂压裂液流磨损。
1.2.2 动密金属封构件材料选用3C13不锈钢
热处理硬度HRC33-36,屈服强度大于750MPa,确保井下工具在高压、高温、酸性介质内工况下长期密封性能。
1.2.3水力锚爪回位弹簧及摩擦换位弹簧材质选用弹簧不锈钢
具备良好的耐腐蚀性，防止管柱解封时因锚爪或卡瓦不回位引发的卡阻。
1.2.4水力锚爪锚牙及封隔器卡瓦锚牙材质选用钨钴钛烧结粉末硬质合金，能够很好的咬合P110套管。同时还应具备较好冲击脆断性，能够在套系统、磨铣工具的冲击下粉碎。
1.3研制封隔器胶筒
胶筒是封隔器的核心元件，其耐温、耐压性能是封隔器的重要指标。性能参数如下：
（1）外径103mm，内径57mm，高85mm；
（2）耐温性能135℃，耐压性能50MPa，邵氏硬度90。
胶筒的密封压差与胶筒和套管之间的接触应力有关，因此一般采取增加坐封力的办法提高胶筒的密封性能。为保证胶筒坐封时不破碎并能满足承受载荷，需要胶料具有良好的硬度、强度和弹性等综合机械性能。因此，配方的关键在于提高胶料的拉伸强度。将每种配方的胶料都制作成试片测试其机械性能，根据测试结果在对配方进行改进和完善。经过反复测试改进，先后设计了3种配方，最终选择3#配方，它的综合机械性能完全满足配方设计要求。
3#配方的主要技术特点是采用了纳米增强技术。具有纯度高，粒径小，分布均匀，尺寸稳定性好，机械强度高，耐高温强度大，耐化学腐蚀性好，在混炼胶中形成细微的弥散相，从而大大提高了胶料的综合性能。
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新研制的封隔器胶筒达到的效果：
胶筒密封性能可靠、耐温耐压性能好，外径103mm，能顺利通过套变井段，能在51/2套管内稳定密封。
2、技术创新点
（1）Y221-105TB封隔器能够通过最小通径106mm套变井段，坐封在内径118.62mm-126mm套管上；
（2）封隔器胶筒与套管环空密封间隙增大、胶筒密封面积加大；新型胶筒采用了纳米增强技术。
（3）水力锚采用内置防砂管作为水力锚爪限位，增加锚爪伸出量，同时消除锚孔涡旋对下面滑套的磨蚀；喷锚总成所有部件采用42CrMo合金钢；滑套、喷砂口等进行热处理：硬度HRC39-41,表面渗氮处理。
3、现场推广应用情况
2019年通过5 1/2″套变井分层压裂工艺的研究，成功在3口套变井上得到了运用，工艺成功率100%，措施有效率100%,累计增油1722.7吨。
井例：文220-10
文220块沙三中构造复杂，内部低序级断层发育，储层发育，储量动用程度低。文220-10井生产层位沙三中5砂组。
（1）文220-10井基本情况
2010年4月新投，压裂投产S3中6，井段3552.9-3574.9m，11.6m/7n，此次压裂层段为S3中5，井段3455.9-3525.1m，7.8m/7n。对应水井：文201，井距460m，油压32MPa，日注15 m3，对应层累注3575 m3。此次需压裂引效改善油井产能。
（2）现场应用
该井管柱2019年1月21日成功下入目的层并座封验封合格，2019年1月22日对文220-10井进行了双封分压两段分层压裂，第一层用液量137.2方，加砂15.6方，平均砂比26.59%，破裂压力66.5MPa，停泵压力38.6MPa；第二层用液量140方，加砂15.4方，平均砂比23.96%，破裂压力65.3MPa，停泵压力38.3MPa。排液40方后见油，1月27日开井生产，该井措施前日产液0.9 t，日产油0.5t，目前日产液6.6t，日产油4.5t，日增油4.0t,累计增油942.6 t，有效期327天。
4、结论与认识
该项目针对5 1/2″套变井分层压裂工具开展技术攻关，研制成功了Y221-105TB封隔器及系列工具，经过现场应用表明，该项技术可以满足部分5 1/2″套变井修复后通径达到106mm(109mm)分层压裂改造的需要，形成了与之配套的施工工艺技术，填补了在该技术领域的空白。下一步工作任务是加强该技术的推广应用。
参考文献
［1］李艳丽，低渗油藏压裂工艺研究与应用［Ｊ］．中国石油和化工标准与质量，2014（8）：161
［2］高巍，分层压裂井下工艺管柱防卡设计［Ｊ］. 中国石油化工标准与质量，2014，10（1）：153-154
［3］马梓涵，水力喷射压裂工艺管柱性能改进［Ｊ］.油气井测试，2019，28（2）：56-60
作者简介：刘锋（1978—），男，河南省濮阳市中原油田文留采油厂工艺研究所，工程师，1997年7月毕业于中原石油学校石油炼制专业，现从事油田化学工作。